| 研究課題/領域番号 |
20K12148
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
戸田 求 広島大学, 統合生命科学研究科(生), 講師 (40374649)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 生態系モデル / 気候変動 / 撹乱 / 統計モデル / 森林構造 |
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| 研究実績の概要 |
本課題目的は、北半球の中・高緯度に生育する森林生態系を対象として、既存のエネルギー・炭素フラックスデータベースから、近年の極端気象現象が見られるサイトを選定し、生態系撹乱に着目した生態系応答解析、および炭素収支の予測に関するデータ同化実験を行うことである。これまでの活動として、1年目は撹乱スキーム選定のための文献調査の実施とともに、Zoomなどにより関連研究者とのミーティングを通してアルゴリズム試作を実施した。その結果、過去に用いたベイズ推定アルゴリズムを生態系モデルと結合することが有効なアプローチであるとの意見で一致した（Toda et al., 2020, Ecological Modelling)。2年目においては、土台となる大気ー生態系モデルの選定をおこない、複雑系群落多層モデルと簡易型群落モデルの適応可能性について検討した。この過程において、群落多層モデル中には炭素収支に影響を及ぼす主要な生理生態パラメータを主要バイオームごとに選定する必要があった。特に、樹形構造と葉の生理・生態パラメータの適切なパラメータ提供が不可欠であると考えた(Toda et al., 2009 Ecological Modelling)。そこで、北方林から熱帯林までの代表的な樹種に関するこれらパラメータの文献整理を行い、これらの影響が森林の総一次生産量に及ぼす影響のシミュレーションを実施した。現在、この内容は国際誌へ投稿中である(Toda et al., Revised; Toda et al., 準備中)。このように、研究は着々と行われており、最終年度においても順調に進めることができる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2021年度（2年目）も初年度同様、海外研究協力者との研究打合わせを対面で行うことが不可能であった。この理由は言うまでもなく新型コロナウイルスの感染拡大防止による渡航中止の影響であったが、そのような状況下でもオンラインによるミーティングを複数回実施することができた。その結果、様々な意見交換ができたことで一定程度の打ち合わせが達成できたと考える。一方で、2021年度には単層群落モデルを用いた同化実験の一部を実施し、過去の観測研究で報告された冷温帯林の風害撹乱後の総一次生産量（Gross Primary Productivity, GPP)の低下及びその後の回復過程(Toda et al., 2018, Trees)をある程度のレベルで再現できた。この試みでは極端気象として今後も脅威の対象となってくることが予期される、大型台風影響研究を想定した生態系応答解析に相当する。また別の試行では、欧州の冷温帯落葉広葉樹林を対象に過去に起きた熱波に伴う光合成機能低下とその後の回復過程を評価する数値実験が行われた。これらはまだ改良すべき点が残されているためテスト段階の位置付けとしている。2022年度はさらにこれらの検証精度を高めると同時に、さらなる利用可能な森林データベースを用いて、異なる撹乱現象を取り上げた計算実施を計画している。また、多層群落モデルの利用可能性を考える段階において、各バイオームの特徴である植生構造に関連するパラメータ評価が撹乱予測を行う上で非常に重要であることがわかってきた。そのため、構造の違いがGPPに及ぼす影響を評価した論文を作成し国際誌投稿への最終段階にあることをここに記す。さらに森林構造の直接評価が重要であることを受け、計測機器購入を検討するに至ったため、最終年度で予算を活用した実施計画を立てるに至った。以上より現状の課題点は認識しており、進捗は順調と判断される。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の推進方策には二つの方向性が存在する。一つ目は多層群落モデルを撹乱サイトに適用することである。二つ目は数値実験に必要となる森林構造に関連するパラメータの直接計測評価の実施である。前者については、「現在の進捗状況」でも触れた通り着実に課題が克服されてきているため、最新の研究動向にも目を向けつつ、モデル開発を着実に進めることが可能である。一方で、二つ目について、1つ目の数値実験研究を進める上でも急務であるため、年度当初には計測機器を購入する段階に入ることとなる。さらに、研究予算を用いてすでに選定している研究対象森林に出向きデータを収集したいと考える。交流という点では、幸にして昨年度のオンラインミーティングの中で新たな研究協力者とのパイプも構築することができた。したがって、研究協力者との交流機会については状況が好転してきたこともあり、現地を訪問して研究交流を実現させたいと考える。昨年度における学会発表などの活動は、国内の主要な学会を対象としてオンラインでの参加・発表を行なった。最終年度ではオンラインでの国際学会参加を実行する。その一方で、本年度は関連国際誌論文を2本に着手してきた。これらを総合的に判断すると、ある程度のレベルで順調に進められた2年目での研究実施状況をうけて、今後も引き続き研究計画に沿って成果を具体的に生み出すよう心がけていく次第である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
現在までの進捗状況」および「今後の研究の推進方策」ですでに述べたとおり、当初予算使用を計画していた出張ができなかったことと、研究実施の過程で公開データベースにはほぼ含まれていない森林構造に関連するパラメータが数値実験において重要な役割を果たすことがわかったことで計測機器の必要性が出てきたことに起因する。これらの予算は次年度予算と重複するものではなく、次年度時早期に利用される必要経費であることをここに記載する。
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